CRISPR Sur la base d'utiliser une nouvelle technologie, les chercheurs étudient comment l'ADN dans le noyau de la position affecte l'expression génique et la fonction cellulaire. Noyaux avec des boîtes en carton plein de chatons ont quelque chose en commun: les gens sont tellement fascinés par ce que le carton, de sorte qu'ils ignorent le conteneur lui-même. Noyaux dans lequel aucun récipient est généralement considéré comme un sachet pour contenir les matériaux génétiques essentiels dynamique. En fait, il dispose d'un département spécial et structure interne. Les scientifiques ont longtemps été spéculé que l'emplacement précis de ces pièces peut être très important par rapport à l'ADN. Une équipe de chercheurs sont à la recherche de preuves crédibles de cette hypothèse, et vérifier qu'il a une importante expression du gène influence, les cellules font partie de l'ADN en utilisant une CRISPR fixe dans différentes régions du noyau ont été observées.
L'étude publiée le mois dernier dans la « cellule » (Cell), et a produit des aperçus intéressants liés à la façon dont différentes l'expression des gènes et le voisinage nucléaire. 6 pieds liés noyau complexe minuscule de l'ADN dans les cellules humaines, ressemble à un nuage de spaghetti ou un groupe de ligne emmêlés. Mais comment un positionnement précis est crucial dans l'ADN espace à trois dimensions. L'étendue de l'emballage et de pliage du gène peut être consulté bon endroit au bon moment, de sorte que la machinerie cellulaire pour trouver rapidement et méthodiquement les décoder, de réglementer leurs activités, et que tout fonctionne correctement. Ces réarrangés pièces spécifiques du génome seront placés près ou loin du marqueur noyau. Il existe des preuves que l'ADN dans le noyau de positionnement précis ne peut pas être une coïncidence. Enroulée de façon serrée, les gènes silencieux sont souvent situés dans la périphérie du noyau, et ouvert, l'ADN actif est situé à l'intérieur du noyau.
CRISPR permet aux chercheurs de contrôler l'ADN dans le noyau de l'organisation spatiale possible. Photo: Crispe pour Quanta Magazine
Au cours du développement des cellules, comme les cellules, l'ADN sera auto-réorganisation: si le nombre de conversion de gène d'un état à l'état actif est supprimé, ils seront transférés de la périphérie vers l'intérieur. Autrement dit, certaines des autres régions de gènes se trouvent généralement à proximité du bord du noyau est pas toujours situé là, quand ils se déplacent, ils montreront toujours le même niveau d'activité. Ainsi, les biologistes ont longtemps débattu de la relation entre la structure et l'expression concentrée de l'ADN de sa position nucléaire. gène inactif a certaines caractéristiques peuvent être attirés vers la périphérie, ou périphérique lui-même peut les faire taire. Ces considérations sont encore plus complexe dans le centre du noyau, le noyau contient de nombreux domaines différents du corps de noyau central à partir d'une variété de définitions, telles que le nucléole (assemblage des ribosomes pour produire des protéines) et Cajal (aide ARN d'épissage). Leurs fonctions sont également difficiles à séparer la région.
Université de Stanford (Stanford University) ingénieur biologique Qi Stanley (Stanley Qi) est titulaire d'un complexe CRISPR modèle d'impression 3D après les améliorations, lui et son équipe ont créé ce modèle est à l'ADN de transfert dans le noyau d'une zone sélectionnée. Photo: Paul Sakuma Photographie
La corrélation est partout, mais la relation de cause à effet est une autre affaire. Caltech biologiste Michael Gutman (Mitchell Guttman) a dit: Depuis des décennies, la relation entre l'organisation du génome nucléaire et de la structure de régulation des gènes et de la recherche a toujours été la question fondamentale. Par conséquent, au cours des quatre dernières années, ingénieur biologique de l'Université de Stanford Stanley Sarkozy et ses collègues ont essayé de répondre à ces questions ont commencé à titre expérimental des scientifiques. Ils se sont alors tournés vers le CRISPR, ce système est largement utilisé pour modifier le gène, la transcription et la régulation des processus cellulaires capturés image. Ils ont maintenant mis au point une méthode de contrôle de l'utilisation de l'espace du génome CRISPR, et ce processus est nommé CRISPR-GO (GO moyens « Organisation du génome »). Il est largement étendu la technologie CRISPR, la technologie a commencé il y a cinq ans, et est en train d'évoluer encore.
Ce chercheurs méthode expérimentale placé un peu comme une attache velcro sur le gène qu'ils veulent se déplacer, installer une autre attache Velcro sur le gène désiré dans le mouvement du corps nucléaire. Lorsque l'ADN par deux fermeture velcro correspondante coller ensemble. Plus précisément, les scientifiques ont utilisé le complexe moléculaire CRISPR / Cas9-- qui coupe l'inactivation du génome, pour cibler des séquences d'ADN spécifiques. complexe de protéine fixée à une partie de la deuxième portion attachée aux noyaux structures sélectionnées. Avec l'opération de l'ADN, les chercheurs ont ajouté molécule « inductrice » que des fragments de protéines de connexion, de les combiner, et l'ADN est fixé à la nouvelle position. Suppression de l'agent inducteur peut être libéré de l'ADN, de se déplacer à nouveau.
Photo: Lucy Lecture-Ikkanda / Quanta Magazine
Avant les chercheurs ont utilisé une autre technique pour tenter d'obtenir des résultats. Cependant, ils ont dû concevoir une lignée cellulaire spéciales, intégrera longue liste de séquence bactérienne ou synthétique très répétitive à côté du gène d'intérêt. Le système est difficile à utiliser et à portée limitée, et la méthode invasive également une incidence sur les résultats, ces recherches viendra à des conclusions contradictoires, les chercheurs et difficiles à interpréter. Cependant besoin de scientifiques CRISPR-GO pour modifier le génome, il est possible de viser avec précision à une région de l'ADN. Cold Spring Harbor Laboratory à New York, un biologiste moléculaire David Spector (David Spector) a dit: D'une certaine manière, cette méthode est beaucoup plus douce et plus facile. L'utilisation de CRISPR-GO, les scientifiques a fait une véritable opération pour explorer la boîte à outils de l'agence nucléaire. Tels que la façon dont ils peuvent ou ne peuvent pas affecter l'activité de gènes spécifiques, et quel rôle ils jouent dans la santé et la maladie.
Sarkozy et montre comment le travail d'équipe agence nucléaire, ils ont d'abord remarqué une expérience différente a montré différents états nucléaires. Par exemple, quand ils seront relocalisés à l'ADN périphérie du noyau, l'ADN est de promouvoir le processus de déplacement, ce processus a pris le temps de près d'un jour. Quand ils sont une partie du génome de Cajal transplanté dans le corps, en quelques minutes Cajal transféré au corps Cajal. Ces résultats peuvent révéler certaines parties du noyau d'activation à long terme ou à court terme et l'inhibition, ainsi que des informations sur la façon dont l'ADN interagit activement maintenu. Comme la recherche avant de spectacles, certains gènes semblent certaines relations spatiales, tandis que d'autres n'existent pas. Néanmoins, nous avons trouvé quelques liens surprenants, y compris l'effet à distance. Certains, par exemple, un gène codant pour la protéine a été transférée à Cajal vivo, non seulement inhiber leur activité, inhibe également l'activité de l'ADN situé à distance.
Photo: Lucy Lecture-Ikkanda / Quanta Magazine
L'équipe a également étudié la région non codante d'un gène, des séquences régulatrices, ou ayant d'autres fonctions, fonctions qui constituent la majorité de l'ADN. Ils sont particulièrement préoccupés par le fragment d'ADN sur le chromosome associé à la télomères de la vie cellulaire supérieure. Lorsque les télomères repositionnés autour du noyau, la division cellulaire presque arrêté. Cependant, les télomères mobiles locaux plus proches de corps de Cajal, il y avait l'effet inverse, les cellules croissent et se divisent plus rapidement. Cela signifie que les télomères dans le noyau de la position de la cellule est importante pour l'achèvement du cycle cellulaire normal. corps Cajal peut avoir cet effet, comme on l'a déjà démontré qu'ils peuvent produire une enzyme qui aide à maintenir la longueur des télomères. Les chercheurs ont encore besoin de trouver la cause de la survenance de l'impact de divers gènes et corps nucléaires différents types de cellules d'expériences, et non uniquement pour tester leurs effets sur l'expression des gènes, mais aussi pour tester la stabilité du génome et d'autres facteurs pour identifier le génome organisation et pourquoi.
Au moins, il semble établir un niveau de contrôle supplémentaire par la création de régions actives et inactives, le noyau peut empêcher la transcription des protéines inhibe anormale de gènes doivent ouvrir fermés, et vice versa. Suisse Friedrich Michel, biologiste moléculaire à l'Institut de Susan Gasser biomédicale a déclaré: Les experts trouveront l'emplacement du noyau est important pour les processus très spécifiques, tels que la réparation de l'ADN. Mais dans de nombreux cas, mais il affiner l'expression des gènes, l'ADN lui-même est l'état ouvert ou condensé peut avoir plus d'influence. Cependant, CRISPR-GO peut être utilisé pour tester cette idée. Elle contribue également à enquêter sur le rôle des organisations nucléaires dans le développement et la maladie. Pendant longtemps, les médecins utilisent la morphologie nucléaire comme outil de diagnostic: changer l'état et la distribution de l'ADN lié avec le cancer et d'autres maladies, une augmentation du nombre de corps nucléaire, aussi, mais on ne sait pas si ceux-ci sont le résultat d'une maladie ou causer.
Un jour, ce système peut non seulement être utilisé pour l'exploration et la recherche fondamentale, mais aussi comme un traitement. Cependant, certains experts ont encore des réserves. Université de l'Illinois à Urbana-Champaign cellule (Université de l'Illinois à Urbana-Champaign) biologiste Andrew Belmont (Andrew Belmont) a mis en garde: Les chercheurs doivent encore confirmer leur technologie reflète fidèlement le processus naturel des cellules, plutôt que liée aux produits des conséquences humaines. les chercheurs ont mis au point connexes d'un système alternatif pour résoudre ce problème, y compris aborder la séquence d'ADN naturel inséré dans la zone cible. Mais CRISPR-GO ne représente une avancée majeure dans la science. Gutman a déclaré: attendu CRISPR-GO deviendra un outil puissant pour beaucoup de gens dans le domaine a commencé à briser les question très ancienne et très importante.
Brocade Park - Sciences Popular Science | référence périodique Littérature: "cellule" (Cell)
Wen: le magazine Jordana Cepelewicz / Quanta / Quanta Lettre d'information
DOI: doi.org/10.1016/j.cell.2018.09.013
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